[發明專利]一種Micro LED芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 202110699384.0
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113421952A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 劉召軍;劉時彪;張胡夢圓;宿志浩;劉亞瑩
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/36;H01L33/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發明實施例公開了一種Micro LED芯片及其制備方法。其中制備方法包括：提供襯底；在襯底一側依次形成n型氮化鎵層、量子阱有源層以及p型氮化鎵層；利用電感耦合等離子體ICP刻蝕技術，去除n電極區域的p型氮化鎵層和量子阱有源層，露出n電極區域的n型氮化鎵層；利用堿性溶液腐蝕部分n電極區域的n型氮化鎵層；分別在p型氮化鎵層和n型氮化鎵層遠離襯底的一側形成p電極和n電極。本發明實施例的技術方案，可以有效降低ICP刻蝕后n型氮化鎵層形貌的粗糙度，提高n電極蒸鍍金屬與n面的接觸性，降低器件的工作電壓，同時可去除ICP刻蝕后的損傷層，減輕ICP刻蝕對器件性能帶來的不利影響。

技術領域

本發明實施例涉及半導體發光器件技術，尤其涉及一種Micro LED芯片及其制備方法。

背景技術

在LED芯片的應用中，普通LED芯片的應用以照明與顯示裝置背光模塊為主，當前迅猛發展的Mini LED則以戶內、戶外顯示屏等為主要應用方向。但是在許多對尺寸和分辨率要求更高的應用上現有技術并不能滿足要求，因此Micro LED技術作為一種全新的顯示技術應運而生，其應用概念跟前兩者則完全不同，可應用在穿戴式的手表、手機、車用顯示裝置、VR/AR、電視等領域，被認為是終極的顯示技術。

LED外延片的結構通常由p型氮化鎵(p-GaN)層、多量子阱(MQW)有源層、n型氮化鎵(n-GaN)層、襯底組成。Micro LED的n電極金屬是蒸鍍在n-GaN層上，主要作用是提供電子，在電壓作用下電子與p-GaN層提供的空穴在有源層復合產生光子從而發光。

蒸鍍n電極金屬的臺面通常是通過電感耦合等離子體ICP刻蝕技術由外延片的p-GaN層、MQW刻蝕至n-GaN層停止。ICP的作用氣體為Cl₂和BCl₃，經輝光放電產生各種離子，正離子在電場作用下對GaN材料表面進行轟擊形成物理濺射，活性離子吸附在GaN材料表面并發生化學反應。在物理轟擊和化學反應的共同作用下，用作n電極金屬蒸鍍的臺面被刻蝕出，同時n面的形貌也受二者的共同作用。由于離子轟擊具有一定的能量，n面的形貌較為粗糙，粗糙的表面會造成蒸鍍在其上的金屬與n-GaN接觸性不好，從而造成器件的工作電壓升高。由于ICP刻蝕工藝中同時存在化學刻蝕過程和高能離子轟擊導致的物理濺射過程，因此容易對GaN材料的晶體質量造成損傷，尤其是對GaN外延層進行深刻蝕時更易造成損傷。另外，LED外延生長過程中出現的位錯、薄膜裂紋等缺陷，受到ICP刻蝕過程中熱、應力、離子轟擊等因素的作用下會產生新的裂紋和凹坑，從而低LED芯片的內量子效率、加速器件老化、縮短LED的工作壽命，嚴重時甚至直接導致LED芯片失效。

發明內容

本發明實施例提供一種Micro LED芯片及其制備方法，該制備方法可以有效降低ICP刻蝕后n型氮化鎵層形貌的粗糙度，提高n電極蒸鍍金屬與n面的接觸性，降低器件的工作電壓，同時可去除ICP刻蝕后的損傷層，減輕ICP刻蝕對器件性能帶來的不利影響。

第一方面，本發明實施例提供一種Micro LED芯片的制備方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底一側依次形成n型氮化鎵層、量子阱有源層以及p型氮化鎵層；

利用電感耦合等離子體ICP刻蝕技術，去除n電極區域的所述p型氮化鎵層和所述量子阱有源層，露出n電極區域的所述n型氮化鎵層；

利用堿性溶液腐蝕部分n電極區域的所述n型氮化鎵層；

分別在所述p型氮化鎵層和所述n型氮化鎵層遠離所述襯底的一側形成p電極和n電極。

可選的，所述利用電感耦合等離子體ICP刻蝕技術，去除n電極區域的所述p型氮化鎵層和所述量子阱有源層，露出n電極區域的所述n型氮化鎵層包括：

在所述p型氮化鎵層遠離所述襯底的一側形成保護層；

利用干法刻蝕或濕法腐蝕光刻工藝去除n電極區域的所述保護層；